Solución eficaz para la extracción de oro mediante lixiviación con carbón en yacimientos de oro de tipo Carlin | La tecnología profesional de tratamiento de minerales impulsa la explotación de yacimientos auríferos

Los yacimientos de oro de tipo Carlin son los más representativos entre los yacimientos difíciles de tratar, y también el tipo de yacimiento que más fácilmente lleva a los propietarios a «equivocarse». La ley analítica no es baja y el yacimiento parece normal, pero en cuanto se inicia la lixiviación con cianuro, la tasa de recuperación es solo del 30 % o 40 %; la razón es una sola:el oro es «oro invisible», ya que se encuentra en forma de partículas submicroscópicas y microscópicas encapsuladas en la red cristalina o en las fisuras de sulfuros como la pirita o el arseniopirita; la molienda convencional no logra liberarlo, por lo que el cianuro no entra en contacto con el oro y, naturalmente, la tasa de lixiviación no aumenta.El proceso de lixiviación con carbón para los yacimientos de oro de tipo Carlin no consiste en moler finamente el mineral y introducirlo directamente en el tanque de CIL, sino en una estrategia combinada de «molienda fina — enriquecimiento por flotación — pretratamiento para abrir las inclusiones — lixiviación con carbón para la extracción del oro».Este artículo parte de las características del mineral de los yacimientos de oro de tipo Carlin para explicar con claridad la lógica del proceso, la configuración de los equipos y las vías de implementación para una extracción eficiente del oro mediante lixiviación con carbón.

I. ¿Por qué no es viable la «lixiviación directa» en los yacimientos de oro de tipo Carlin?

Los yacimientos de oro de tipo Carlin (yacimientos de oro de infiltración de grano muy fino) presentan cuatro características típicas:

El oro se encuentra en forma invisible. El tamaño de las partículas de oro suele estar en el rango de los micrones a los submicrones, por lo que son invisibles a simple vista y con un microscopio convencional, y se encuentran encapsuladas en la red cristalina o en las fisuras de cristales de sulfuros portadores de oro, como la pirita y el arsenopirita. Incluso tras una molienda convencional hasta -200 mesh, con un porcentaje de partículas de este tamaño de alrededor del 80 %, el oro sigue sin liberarse.

Los minerales portadores de oro son principalmente pirita y arsenopirita. El oro está estrechamente relacionado con los sulfuros; mediante la flotación se pueden concentrar los sulfuros portadores de oro, y el oro se separa junto con ellos.

A menudo se asocian con elementos interferentes como el arsénico, el carbono y el antimonio. En los minerales que contienen arsénico, este se encuentra en simbiose con el oro, y el arseniopirita consume cianuro; en los minerales que contienen carbono, las sustancias carbonosas «secuestran el oro», es decir, adsorben los complejos de cianuro y oro ya disueltos, lo que provoca una caída brusca de la tasa de lixiviación;en los yacimientos que contienen antimonio, la stibina interfiere en la lixiviación. Esta es la razón fundamental por la que la tasa de lixiviación de los yacimientos de oro de tipo Carlin es de solo un 20 %-50 %.

El mineral presenta una fuerte alteración, por lo que el contenido de materia arcillosa puede ser elevado. Son frecuentes las alteraciones silicificadas y arcillosas, y la materia arcillosa afecta a todas las etapas de la molienda, la flotación y la lixiviación.

¿Por qué no funciona la cianuración directa del mineral sin triturar?En primer lugar, el oro queda encapsulado y el cianuro no puede llegar a él; en segundo lugar, el arsénico, el carbono y el antimonio consumen el cianuro o capturan el oro, con lo que los reactivos se desperdician por completo. Por ello, los yacimientos de oro de tipo Carlin deben seguir la vía de «pretratamiento + cianuración», siendo la flotación y la molienda fina las etapas previas al pretratamiento.

II. Lógica del proceso de extracción eficiente de oro mediante lixiviación con carbón

La línea principal recomendada por GoldProcessingPlant para los yacimientos de oro de tipo Carlin es: molienda fina → enriquecimiento de los sulfuros mediante flotación → pretratamiento para desincapsular → extracción de oro mediante lixiviación con carbón (CIL). Concretamente, se divide en cuatro pasos:

Primer paso: molienda fina. Los sulfuros auríferos de los yacimientos de oro de tipo Carlin presentan una granulometría fina, por lo que es necesaria una molienda fina para que los sulfuros se separen completamente de la ganga y se creen las condiciones adecuadas para la concentración por flotación.El grado de finura de la molienda se determina mediante ensayos; por lo general, es más fino que en los yacimientos de oro en roca convencional (por ejemplo, se aumenta la proporción de partículas de -325 mesh). Se utiliza un proceso de molienda en dos etapas con un molino de bolas de rejilla y un molino de bolas de rebose, en combinación con un circuito cerrado de hidrociclones, para evitar la sobremolienda y la formación de lodos.El objetivo de la molienda fina es «disociar los sulfuros», no «disociar directamente el oro».

Segunda etapa: enriquecimiento por flotación de los sulfuros que contienen oro. Mediante la flotación, se enriquecen los sulfuros que contienen oro, como la pirita y el arseniopirita, para obtener un concentrado de oro, lo que reduce considerablemente el volumen de material a tratar en los procesos de pretratamiento posteriores——esta es la clave de la rentabilidad del esquema de minas de oro tipo Carlin: el coste del pretratamiento de todo el mineral en bruto es extremadamente elevado; al realizar primero la flotación para «reducir el volumen» y tratar únicamente el concentrado, tanto la inversión como el consumo de reactivos son controlables.La flotación se lleva a cabo mediante un proceso de «una flotación burda, dos flotaciones de purificación y dos de barrido» o «una flotación burda, tres flotaciones de purificación y tres de barrido». En el caso de los minerales que contienen arsénico, es necesario inhibir la arseniopirita o realizar una flotación separada del concentrado de oro-arsénico; en el caso de los minerales que contienen carbono, es necesario inhibir la materia carbonosa. La ley del concentrado de flotación y la tasa de recuperación de azufre influyen directamente en la rentabilidad del pretratamiento posterior.

Tercer paso: el pretratamiento desenvuelve el oro. Este es el «punto clave» de los yacimientos auríferos de tipo Carlin. Los métodos de pretratamiento incluyen: pretratamiento con productos químicos exclusivos, calcinación, oxidación a presión, oxidación biológica y oxidación química, entre otros.La elección se basa en el contenido y el estado de presencia del arsénico, el carbono y el antimonio; el grado de encapsulación del oro; la escala del proyecto y las condiciones medioambientales locales:

• Pretratamiento con productos químicos exclusivos: mediante un sistema de productos químicos a medida se pasivan los compuestos carbonosos y se oxidan los sulfuros encapsulados; el proceso es relativamente sencillo y requiere una inversión baja, por lo que resulta adecuado para minerales con arsénico y carbono de dificultad media;
• Calcinación: adecuada para concentrados con alto contenido en arsénico y azufre, pero requiere sistemas complementarios de producción de ácido a partir de gases de combustión y de tratamiento del arsénico, con elevados requisitos medioambientales;
• Oxidación a presión/oxidación biológica: adecuada para concentrados difíciles de tratar con un alto grado de encapsulación y un elevado contenido en arsénico; la inversión y los costes operativos son elevados, pero la encapsulación se rompe por completo.

La eficacia del pretratamiento determina directamente la tasa de recuperación en la posterior lixiviación con carbón: si no se desincapsula el arsénico, por mucho que se optimice la lixiviación con carbón, será en vano.

Cuarto paso: extracción de oro mediante lixiviación con carbón (CIL). El material (o concentrado) pretratado se introduce en forma de pulpa en el sistema CIL: en la cuba de lixiviación se añaden cianuros y cal para ajustar el pH a 10–11; mientras se lleva a cabo la lixiviación, se añade carbón activo para la adsorción (el carbón activo se introduce en la última cuba y se desplaza en contracorriente, entrando en contacto con la pulpa mineral en sentido contrario);el carbón cargado de oro se separa mediante cribado, se somete a un lavado ácido, se desorbe mediante electrólisis y el lodo de oro se funde para producir oro de alta pureza.El proceso CIL combina lixiviación y adsorción simultáneas, presenta un diseño compacto y requiere un número reducido de tanques, por lo que resulta adecuado para yacimientos auríferos de tipo Carlin en los que la velocidad de lixiviación tras el pretratamiento es elevada; si la velocidad de lixiviación es más lenta, también se puede optar por el proceso CIP, que realiza primero la lixiviación y después la adsorción, lo que permite un tiempo de lixiviación más prolongado.

III. Configuración de los equipos principales del proceso de lixiviación con carbón

Sección de trituración y molienda: trituración primaria con trituradora de mandíbulas, trituración media y fina con trituradora cónica, molienda en dos etapas con molino de bolas de rejilla + molino de bolas de rebose, y circuito cerrado con hidrociclones/clasificadores helicoidales.En condiciones de molienda fina, el consumo energético y la abrasividad son elevados, por lo que es necesario mejorar la resistencia al desgaste de las piezas de paso.

Sección de flotación: flotadores de tipo SF (autoaspirantes), XCF/KYF (aireados, preferibles para grandes instalaciones), BF y JJF, en unidades combinadas de preconcentración, barrido y concentración;sistemas de dosificación de inhibidores, captadores y espumantes; el régimen de dosificación de productos químicos para minerales que contienen arsénico y carbono requiere un diseño específico.

Etapa de pretratamiento: configuración según el proceso: para el pretratamiento con reactivos, se incluyen tanques de reacción con agitación y un sistema de preparación de reactivos; para la calcinación, se incluyen hornos de calcinación y tratamiento de gases de combustión; para la oxidación a presión, se incluyen autoclaves; para la oxidación biológica, se incluyen tanques de reacción biológica. Esta etapa exige materiales de alta calidad (resistentes a los ácidos, a la corrosión y a la presión), por lo que es necesario fabricarlos a medida.

Etapa de lixiviación con carbón y adsorción: tanques de lixiviación (con agitación y aireación), tanques de lixiviación con carbón de alta eficiencia de doble impulsor, sistema de adsorción con carbón activo, tamiz separador de carbón, extractor de carbón y bomba de extracción de carbón.

Sección de desorción, electrólisis y fundición: Columnas de desorción a temperatura y presión ambiente o a alta temperatura y alta presión; celdas de electrólisis; hornos de fundición de oro; unidades modulares integradas.

Sección de concentración y deshidratación: concentrador de alta eficiencia, filtro prensa de placas y marcos (descarga en seco de relaves, deshidratación de concentrado), criba de deshidratación.

Sistemas auxiliares: bombas de lodos, bombas de agua limpia, sistema de agua de recirculación, sistema de tratamiento de aguas residuales con cianuro, sistemas de distribución eléctrica y control; en proyectos en el extranjero se pueden integrar grupos electrógenos diésel.

GoldProcessingPlant cuenta con dos grandes centros de fabricación propios en Shandong y Jiangxi, donde se fabrican de forma autónoma los equipos principales mencionados anteriormente. Los ingenieros de procesos y los ingenieros mecánicos trabajan en equipo de forma coordinada, y los equipos se fabrican según los planos de proceso, garantizando la compatibilidad de las interfaces y la sincronización de la capacidad de producción.Para la molienda fina en minas de oro de tipo Carlin y en condiciones corrosivas con arsénico y carbono, se pueden realizar adaptaciones a medida en cuanto a los materiales de los equipos, la estructura de agitación y la potencia de los motores.

IV. ¿Por qué la «tecnología especializada de tratamiento de minerales» es clave para la explotación de los yacimientos de oro de tipo Carlin?

El riesgo de inversión en los yacimientos de oro de tipo Carlin es mucho mayor que en los yacimientos de oro en roca convencionales: si se elige un proceso incorrecto, no se trata de una «baja tasa de recuperación», sino de que «el oro simplemente no se puede extraer». El valor de la tecnología profesional de tratamiento de minerales se refleja en cuatro aspectos:

En primer lugar, los ensayos determinan la ruta a seguir. Los yacimientos de oro de tipo Carlin deben someterse a un análisis sistemático de mineralogía procesal y a ensayos de separación mineral: el análisis de las fases del oro determina el grado de encapsulación; los ensayos de flotación determinan la eficacia de la enriquecimiento de los sulfuros; los ensayos comparativos de las rutas de pretratamiento determinan qué ruta —química, calcinación u oxidación— es económicamente viable; y los ensayos de lixiviación con carbón determinan los parámetros de lixiviación.Sin estos datos, el plan no pasa de ser un castillo en el aire.

En segundo lugar, la elección de la ruta de pretratamiento determina directamente el orden de magnitud de la inversión. La diferencia de inversión entre el pretratamiento químico y la oxidación a presión puede ser de varias veces; la elección se basa en el grado de encapsulación del mineral y en los cálculos de rentabilidad, y no en el principio de que «cuanto más exhaustivo, mejor».

En tercer lugar, la coordinación entre la flotación y el pretratamiento debe evaluarse de forma global. Si el concentrado de flotación tiene una ley elevada y el volumen de procesamiento es reducido, la inversión en pretratamiento será baja, pero habrá que tener en cuenta la pérdida de tasa de recuperación en la flotación; por el contrario, si se aumenta la tasa de recuperación en la flotación y se incrementa el volumen de concentrado, la inversión en pretratamiento también aumentará. Este punto de equilibrio debe determinarse mediante ensayos y cálculos económicos.

En cuarto lugar, la optimización de los parámetros durante la fase de puesta a punto determina los indicadores finales. La eficacia del pretratamiento, el tiempo de lixiviación, la concentración de cianuro, la cantidad de carbón activo y el control del pH: cada uno de estos factores influye en la tasa de recuperación. El papel del ingeniero in situ, que dirige las pruebas de puesta en marcha con material real y optimiza gradualmente los parámetros, es un eslabón clave para que los «indicadores de ensayo» se conviertan en «indicadores de producción».

El equipo de GoldProcessingPlant está compuesto por ingenieros de tratamiento de minerales, expertos en metalurgia, diseñadores de maquinaria y un equipo de gestión de proyectos; sus miembros principales cuentan con más de 20 años de experiencia en el sector y disponen de conocimientos especializados en el pretratamiento y el proceso de lixiviación con carbón de yacimientos auríferos difíciles de tratar que contienen arsénico y carbono.No prometemos cifras absolutas alejadas de la realidad del mineral, sino que nos comprometemos a: definir la estrategia a partir de los datos de ensayo, establecer el proceso mediante el diseño tecnológico, garantizar la puesta en marcha mediante la fabricación de los equipos y enviar ingenieros al emplazamiento para ajustar el proceso hasta obtener oro.

V. Vía de implementación y modalidades de colaboración

Vía de desarrollo de los proyectos de yacimientos auríferos de tipo Carlin:

Primer paso: ensayos de tratamiento de minerales y validación del proceso. Se toman muestras para realizar análisis químicos multielementales, análisis de la fase física del oro y análisis del tamaño de grano de la distribución. Se llevan a cabo ensayos de molienda fina, ensayos de flotación en circuito abierto y cerrado, ensayos comparativos de rutas de pretratamiento y ensayos comparativos de lixiviación en carbón (CIL) y lixiviación en pulpa de carbón (CIP). El informe incluye una lista de selección de equipos y un presupuesto preliminar.

Segundo paso: diseño del proceso y planos de ingeniería. Se elaborarán diagramas de flujo del proceso, listas de configuración de equipos, planos de distribución de la planta, planos de cimientos de los equipos y planos de condiciones de obra civil.

Tercer paso: fabricación y envío de equipos. Fabricación de los equipos principales, coordinación de los materiales auxiliares y control de calidad antes de la salida de fábrica; en el caso de proyectos en el extranjero, planificación anticipada de los plazos de embarque y reserva de un margen de tiempo para el despacho de aduanas.

Cuarta fase: orientación en la instalación y puesta en marcha integrada. Se envía a un ingeniero para que supervise la colocación de los equipos, la conexión de las tuberías y la instalación eléctrica; dirige la puesta a punto de cada equipo y las pruebas de funcionamiento integradas con material; optimiza los parámetros de pretratamiento, el grado de molienda, el régimen de dosificación de reactivos y los parámetros de lixiviación hasta obtener oro que cumpla con los requisitos de calidad; y forma al equipo del cliente.

Plazo de ejecución del proyecto: en los proyectos convencionales, el plazo desde el inicio del diseño del proceso hasta la puesta en marcha es de aproximadamente 8 a 15 meses; en el caso de las minas de oro de tipo Carlin, dado que el proceso incluye una combinación de etapas de molienda fina, flotación, pretratamiento y lixiviación con carbón, el ciclo de pruebas y puesta a punto es más largo; además, se debe prever un margen adicional para minerales difíciles de tratar, yacimientos remotos en el extranjero o grandes cantidades de personalizaciones no estándar.

GoldProcessingPlant no impone paquetes obligatorios: se pueden realizar únicamente ensayos de tratamiento de minerales y validación de procesos, adquirir solo el diseño de procesos o los planos de ingeniería, comprar únicamente los equipos, contratar solo a ingenieros para la puesta a punto in situ, o bien optar por un proyecto EPC «llave en mano» completo. Los gastos de los ensayos iniciales y de diseño se pueden deducir íntegramente al firmar posteriormente el contrato de equipos o el contrato EPC.El periodo de garantía es de 12 meses; durante este periodo, se sustituirán gratuitamente las piezas de recambio en caso de problemas de calidad del equipo. Una vez finalizado el plazo, se seguirá suministrando piezas de recambio a largo plazo y se ofrecerán recomendaciones para la optimización del proceso.

En el desarrollo de un yacimiento de oro de tipo Carlin, no se elige simplemente un conjunto de equipos de lixiviación con carbón, sino un equipo que primero averigua dónde se encuentra el oro, qué método utilizar para extraerlo y, a continuación, configura el proceso y el equipamiento en función de los datos. GoldProcessingPlant: primero comprendemos el yacimiento, luego configuramos el equipamiento.